ОПЫТ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ТИПА "ГЕКСАПОД" ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И НАВЕДЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ
Аннотация
Рассмотрены вопросы проектирования системы управления гексапода - механизма с параллельной кинематикой, предназначенного для наведения и позиционирования приборов и антенн орбитальных спутниковых платформ. На основании решения расширенной задачи кинематики уточнен алгоритм управления линейными приводами с кинематической парой винт-гайка и с двумя двухосевыми шарнирами. Приведена схема управления гексаподом с пространственным датчиком положения нагрузки, дается оценка реализуемости алгоритмов позиционного управления на основе современной отечественной элементной базы. Оценка производится методом математического моделирования. Предложен алгоритм адаптивного нейросетевого управления гексаподом. Разработана искусственная нейронная сеть (ANN), которая совместно с нелинейным регулятором по ошибке управления формирует силу, воздействующую на линейные приводы. Для оценки качества управления гексаподом в пакете математического моделирования SimMechanics системы MATLAB Simulink создана динамическая модель системы управления гексаподом. Дано описание аппаратной части цифровой системы управления - блока управления гексаподом (БУГ).
Ключевые слова
механизм с параллельной структурой,
гексапод,
линейный привод,
вентильный двигатель,
передача винт-гайка,
прямая и обратная задачи кинематики и динамики гексапода,
цифровая система управления,
электронный модуль управления,
ARM-процессор,
шаговый двигатель,
инвертор,
нейросетевое адаптивное управление,
моделирование в среде MATLAB
Об авторах
А. В. Горбунов
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия
Россия
ведущий инженер, научно‑исследовательская лаборатория робототехнических и мехатронных систем
190005, Санкт‑Петербург, ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, тел.: 8 (921) 556‑66‑61
Е. Б. Коротков
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия
Россия
к. т. н., доцент, главный научный сотрудник, научно‑исследовательская лаборатория робототехнических и мехатронных систем
190005, Санкт‑Петербург, ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, тел.: 8 (921) 938‑15‑11
А. В. Леканов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Россия
Россия
к. т. н., доцент, зам. директора, Отраслевой центр крупногабаритных трансформируемых механических систем
662972, Красноярский край, Железногорск, ул. Ленина, д. 52, тел.: 8 (913) 830‑46‑43
С. А. Матвеев
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия
Россия
к. т. н., проректор по научной работе и инновационно‑коммуникационным технологиям
190005, Санкт‑Петербург, ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, 8 (812) 316‑43‑16
Н. С. Слободзян
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия
Россия
ведущий инженер, научно‑исследовательская лаборатория робототехнических и мехатронных систем
190005, Санкт‑Петербург, ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, тел.: 8 (953) 345‑38‑27
Н. Г. Яковенко
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Россия
Россия
к. т. н., доцент, ведущий научный сотрудник
190005, Санкт‑Петербург, ул. 1‑я Красноармейская, д. 1, тел.: 8 (911) 211‑49‑61
Список литературы
1. Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С. Система управления механизмом с параллельной кинематикой для перемещения бортовых приборов КЛА на базе современного отечественного радиационно стойкого микроконтроллера с процессорным ядром Cortex-M4F // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 48–54.
2. Гавриленко В. А., Жуков Ю. А., Мороз А. В. Реализация задач кинематики на микропроцессоре ARM-архитектуры для мехатронных систем управления гекспаподом // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 8. С. 92–98.
3. Горбунов А. В., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С. Высокоточная система наведения и ориентации космических бортовых приборов на базе гексапода с пространственным датчиком положения // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 42–48.
4. Lewis F., Yegildirek A., Kai L. Multilayer neural-net robot controller with guaranteed tracking performance. IEEE Transactions on Neural Networks. IEEE Computational Intelligence Society. New Jersey, 1996, vol. 7, pp. 388–399.
5. Lewis F., Dawson D., Abdallah C. Robot Manipulator Control Theory and Practice. New York, CRC Press Book, 2004, 614 p.
6. Cardona M. N. A new aproach for the forward kinematics of general Stewart-Gough platforms. Proc. of the 2015 IEEE Thirty Fifth Central American and Panama Convention, 2015, pp. 1–6.
7. Campa R., Bernal J., Soto I. Kinematic modeling and control of the hexapod parallel robot. Proc. of American Control Conference, 2016, pp. 1203–1208.
8. Liu K., Fitzgerald J., Lewis F. Kinematic Analysis of a Stewart platform manipulator. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1993, 40 p. 282–293.
9. Lung-Wen T. Robot Analysis the Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. New York, Wiley, 1999, 520 p.
10. Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Мороз А. В. Имитационная модель цифровой системы управления гексаподом с линейными приводами на базе шаговых двигателей // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 35–41
11. Микроконтроллер 1986ВЕ8Т [Электронный ресурс]. Сайт АО «ПКК Миландр». URL: http://milandr.ru/ (дата обращения: 10.01.2018)
12. Бойко С. О, Комаров С. А., Харитонов С. Г. Проектирование высокоточных линейных приводов для шестистепенного механизма типа «гексапод» космического применения // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 6 (52). С. 142–149.
При поддержке: Работа проведена в БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова и АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнева» в рамках НИОКТР, выполненной при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (договор от 01.12.2015 № 02.G25.31.0160).
Для цитирования:
Горбунов А.В., Коротков Е.Б., Леканов А.В., Матвеев С.А., Слободзян Н.С., Яковенко Н.Г. ОПЫТ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ТИПА "ГЕКСАПОД" ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И НАВЕДЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ. Вопросы радиоэлектроники. 2018;(7):111-123. https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-111-123
For citation:
Gorbunov A.V., Korotkov E.B., Lekanov A.V., Matveev S.A., Slobodzyan N.S., Yakovenko N.G. EXPERIENCE OF THE DEVELOPMENT OF THE CONTROL SYSTEM OF MECHANISMS WITH PARALLEL STRUCTURE OF THE TYPE "HEXAPOD" FOR POSITIONING AND INTRODUCTION OF LARGE-SIZED OBJECTS OF INFORMATION SPACE PLATFORM. Issues of radio electronics. 2018;(7):111-123. (In Russ.) https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-111-123
Просмотров: 88
Послать статью по эл. почте 
